基于RFID技術(shù)的奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　引言

　　RFID技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，該技術(shù)利用感應(yīng)、無線電波或微波進(jìn)行非接觸雙向通信，達(dá)到識(shí)別及數(shù)據(jù)交換目的的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。

　　RFID系統(tǒng)的工作原理是：讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)：當(dāng)RFID標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器工作場時(shí)，其天線產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而RFID標(biāo)簽被激活并向讀寫器發(fā)送出自身編碼等信息：讀寫器接收到來自標(biāo)簽的載波信號(hào)，對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼后送至計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行處理：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該標(biāo)簽的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定作出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)：RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)解調(diào)部分從接收到的射頻脈沖中解調(diào)出數(shù)據(jù)并送到控制邏輯，控制邏輯接收指令完成存儲(chǔ)、發(fā)送數(shù)據(jù)或其他操作。

　　目前定義RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和甚高頻的頻率范圍內(nèi)的符合不同標(biāo)準(zhǔn)的不同的產(chǎn)品，而且不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì)有不同的特性。其中感應(yīng)器有無源和有源兩種方式，RFID在動(dòng)物識(shí)別領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)較為成熟，在該領(lǐng)域中使用無源的感應(yīng)器低頻段，工作頻率從120KHz到134KHz。

　　利用RFID技術(shù)應(yīng)用于奶牛耳標(biāo)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)奶牛疫病的監(jiān)控和管理，有效提高奶牛生產(chǎn)的管理水平和工作效率RFID的特性使其應(yīng)用于畜產(chǎn)品安全管理有很好特性，通過其相應(yīng)后臺(tái)信息系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)農(nóng)產(chǎn)品安全的有效管理。在本項(xiàng)目中的應(yīng)用可追蹤到具體的奶牛場的每一頭奶牛。可有效監(jiān)控奶產(chǎn)品安全問題。

　　1 基于RFID技術(shù)的奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義

　　利用RFID保障奶牛產(chǎn)品的安全性，使產(chǎn)品具有可追溯能力。

圖1奶牛疫病網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

　　近年來，由于食品安全危機(jī)頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了人們的身體健康，引起了全世界的廣泛關(guān)注，歐盟、美國等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)要求對(duì)出口到當(dāng)?shù)氐氖称肪仨毮軌蜻M(jìn)行跟蹤和追溯，在此次項(xiàng)目中采用了RFID(電子標(biāo)簽)技術(shù)，實(shí)施“源頭”食品追蹤，在食品供應(yīng)鏈中提供透明度。RFID系統(tǒng)可提供食品鏈中食品與來源之間的可靠聯(lián)系，確保到達(dá)超市貨架及餐館廚房的食品的來源史是清晰的，并可追蹤到具體的奶牛場，可回答用戶有關(guān)“食品從哪里來，中間處理環(huán)節(jié)是否完善”等問題，并給出詳盡、可靠的回答。可有效監(jiān)控解決食品安全問題。

　　利用RFID實(shí)現(xiàn)奶牛疫病監(jiān)管全過程的監(jiān)控。這本身就要求對(duì)飼養(yǎng)奶牛群的總體狀況有詳細(xì)的了解，對(duì)奶牛的飼養(yǎng)、生產(chǎn)、繁殖，特別是對(duì)疾病的預(yù)防與控治進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，這對(duì)保障奶牛產(chǎn)品的安全衛(wèi)生，保障奶牛業(yè)生產(chǎn)健康持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展、保障人民身體健康和生命財(cái)產(chǎn)安全起著重要作用。利用RFID給決策部門提供有利信息作好疫病防控措施，實(shí)現(xiàn)奶牛飼養(yǎng)的規(guī)?；⒓s化、現(xiàn)代化管理方式。隨著奶牛飼養(yǎng)業(yè)的不斷發(fā)展，提高奶牛個(gè)體產(chǎn)乳量、提高飼養(yǎng)牛群總體經(jīng)濟(jì)效益、生產(chǎn)管理水平和對(duì)主要疫病的控制水平已經(jīng)是提升奶牛生產(chǎn)發(fā)展的重要措施，從目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀以及對(duì)奶牛生產(chǎn)和疫病控制管理的要求，奶牛生產(chǎn)引入計(jì)算機(jī)管理已成為必然趨勢和發(fā)展方向。

　　2 基于RFID技術(shù)的奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的信息采集

　　2.1RFID的原理

　　在奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的RFID標(biāo)簽采用奶牛電子編碼ECC(ElectronicCowCode)標(biāo)準(zhǔn)體系，該體系包括ECC、Tag、Reader、Savant、ONS、PML等要素。ECC碼是奶牛疫病監(jiān)管過程中給奶牛打上的惟一標(biāo)識(shí)，記錄著奶牛場所屬行政區(qū)域代碼、牛只編碼、出生基本信息編碼等：讀卡器(Reader)用于采集標(biāo)簽數(shù)據(jù)，養(yǎng)殖場管理員通過固定式RFID讀卡器讀取奶牛的RFID耳標(biāo)，讀卡器將采集的標(biāo)簽數(shù)據(jù)傳送給中間件(Savant)，Savant中間件負(fù)責(zé)管理和傳送奶牛電子碼相關(guān)數(shù)據(jù)：對(duì)象命名系統(tǒng)ONs(Object—NameSystem)是一個(gè)自動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)，類似于域名解析服務(wù)(DNS)，提供全局范圍的信息共享機(jī)制，這樣Savant軟件通過ONS實(shí)現(xiàn)ECC與奶牛疫病監(jiān)管各個(gè)環(huán)節(jié)信息采集：從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)管理與監(jiān)控。通信的語言規(guī)范采用物理標(biāo)記語言PML(PhysicalMarkupLanguage)

　　2.2RFlD技術(shù)應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

　　飼養(yǎng)管理員通過固定式RFID讀卡器，讀取任一頭奶牛的RFID耳標(biāo)，電腦識(shí)別出該頭牛的編號(hào)：牛場編號(hào)(牛場名稱)、牛只編號(hào)，在電腦系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中獲取該頭牛的詳細(xì)信息包括：父號(hào)，母號(hào)，祖父、母號(hào)，外祖父、母，來源地，來源類型，品種，毛色，出生日期，初生重，所屬牛舍，牛只狀態(tài)，轉(zhuǎn)入日期(轉(zhuǎn)入日期必須大于出生日期)，別名等，奶牛實(shí)行RFID電子信息卡制管理，全部實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)管理與監(jiān)控。

　　2.3 新型的數(shù)據(jù)采集方式

　　利用新型的SocketCFReader讀卡器，結(jié)合現(xiàn)有的掌上電腦PDA，開發(fā)新的數(shù)據(jù)采集方式特點(diǎn)：

　　(1)雙重功能

　　獨(dú)特的雙重功能CFRFID掃描讀卡器6M／6P為帶cF插槽的WindowsMo—bile設(shè)各添加HFRFID讀／寫和條形碼掃描功能。

　　(2)手操作

　　將CFRFID讀卡器插入到PDA后，可以單手操作。

　　(3)低能耗設(shè)計(jì)

　　Socket設(shè)計(jì)的便攜式CFRFID讀卡器能耗最低，當(dāng)讀卡器用于電池供電的掌上電腦時(shí)，這點(diǎn)顯得十分重要。工作幾小時(shí)而不必更換電池或?yàn)檎粕想娔X的電池充電。

　　3 基于RFID技術(shù)的奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作都是以RFID中記錄的奶牛編號(hào)為唯一一標(biāo)識(shí)，來獲取奶牛生長過程中的所有數(shù)據(jù)。

　　系統(tǒng)將采用四層體系結(jié)構(gòu)：即物理層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、表現(xiàn)層。其中物理層主要是建立RFID與數(shù)據(jù)層物理接口，實(shí)現(xiàn)RFID編碼采集。數(shù)據(jù)層主要包含基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)匯總處理組成，將采集的編碼通過數(shù)據(jù)庫中的奶牛疫病網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管功能添加奶牛生長過程的詳細(xì)信息，然后應(yīng)用平臺(tái)的數(shù)據(jù)交換組件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、篩選等處理后重新進(jìn)入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)庫中的資源由各養(yǎng)殖場和生產(chǎn)合作社提供。在應(yīng)用層，奶牛疫病網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管系統(tǒng)的信息資源，通過疫病監(jiān)管環(huán)節(jié)對(duì)疫病分析、疫情預(yù)案整理，警情發(fā)布環(huán)節(jié)，最終在數(shù)據(jù)展現(xiàn)層根據(jù)發(fā)布渠道選擇將監(jiān)管信息發(fā)布出去。發(fā)布方式包括WEB信息網(wǎng)站、PDA掌上電腦、電視、電話等。

　　4 奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用

圖2奶牛疫病監(jiān)管系統(tǒng)的應(yīng)用模型

　　4.1 牛群管理功能

　　牛群管理功能叉包括兩個(gè)主要功能模塊

　　(1)牛只管理模塊記錄奶牛基本信息，實(shí)現(xiàn)奶牛的標(biāo)準(zhǔn)化管理，主要指標(biāo)包括：牛場編號(hào)(牛場名稱)，牛只編號(hào)，父號(hào)，母號(hào)，祖父、母號(hào)，外祖父、母號(hào)，來源地(或出生地)、來源類型(分為本地出生和外來引進(jìn))，品種，毛色，出生日期，初生重，所屬牛舍，牛只狀態(tài)，轉(zhuǎn)入日期(轉(zhuǎn)入日期必須大于出生日期)，別名，備注：奶牛哺乳信息：犢牛斷奶重量、哺乳期、哺乳天數(shù)等：異動(dòng)信息(限進(jìn)出場信息)：包括當(dāng)前奶牛國家規(guī)定檢疫和控制的疫病狀況、出入場等相關(guān)繁育信息，發(fā)病記錄等：

　　系統(tǒng)具備可修改刪除奶牛基本信息功能，瀏覽系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有奶牛實(shí)行“照片管理”顯示奶牛照片，可添加修改刪除現(xiàn)有奶牛照片，簡單搜索奶牛信息：搜索結(jié)果顯示牛場編號(hào)、牛只編號(hào)、來源地、來源類型、品種、毛色、牛只狀態(tài)、疫病防疫狀態(tài)等。

圖3奶牛基礎(chǔ)信息

圖4奶牛記錄查詢

　　(2)牛群繁殖管理模塊記錄牛群繁殖情況，管理種牛譜系資料，查詢父、母譜系，生成種牛譜系繁殖圖譜等功能。

　　4.2 奶牛場管理功能

　　對(duì)各個(gè)奶牛場基本信息進(jìn)行管理，包括系統(tǒng)提供奶牛場各方面管理，包括人員管理，奶農(nóng)管理，奶廳管理，設(shè)備管理，還有飼料，獸藥，凍精的庫存管理等：主要操作有：奶牛場基礎(chǔ)信息錄入、修改、刪除、查詢。

圖5奶牛場基礎(chǔ)信息

　　4.3 疫病與防疫管理主要包括以下功能

　　(1)疫苗管理功能：針對(duì)疫苗的數(shù)量、進(jìn)貨時(shí)間、生產(chǎn)日期或批號(hào)等進(jìn)行管理：主要操作有：疫苗信息錄入、修改、刪除、查詢，各奶牛場疫苗注射情況查詢。

　　(2)接種管理功能：與牛只管理相關(guān)聯(lián)，存放每頭牛或每群牛的防疫免疫接種的信息。

　　(3)疫情信息管理：對(duì)奶牛場常規(guī)疾病的監(jiān)測(如口蹄疫、藍(lán)舌病、炭疽、牛白血病、結(jié)核病、布魯氏菌病等的發(fā)病情況監(jiān)測)，疫病名稱、特征等：主要操作有：疫病信息的錄入、修改、刪除、查詢。

　　(4)應(yīng)急預(yù)案管理：針對(duì)疫情、疫病的發(fā)生，提出應(yīng)急預(yù)案或解決辦法：主要操作有：應(yīng)急預(yù)案信息的錄入、修改、刪除、查詢。

　　4.4 產(chǎn)乳管理

　　主要記錄日或月產(chǎn)量，并可生成產(chǎn)量報(bào)表，可提供牛只或牛群產(chǎn)奶量分析表。

　　4.5 系統(tǒng)管理

　　主要進(jìn)行數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)功能，還有用戶管理功能(如用戶權(quán)限管理：畜牧管理部門用戶，可查詢奶牛場的疫病監(jiān)測信息和預(yù)防接種情況：系統(tǒng)管理用戶，具有數(shù)據(jù)備份、用戶權(quán)限管理、系統(tǒng)升級(jí)權(quán)限等)。

　　4.6 警情報(bào)告

　　當(dāng)出現(xiàn)疫情時(shí)，可及時(shí)有效采用多種報(bào)告形式。

　　結(jié)語

　　本項(xiàng)目基于RFID電子標(biāo)簽在任何時(shí)候，任何地方去訪問不斷變化的中心數(shù)據(jù)庫，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，將進(jìn)一步提升畜產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管能力，保障農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)安全，促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，保障人民群眾健康安全：有力促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)，促進(jìn)城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展：有力促進(jìn)現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展，提高畜牧業(yè)的市場競爭力；有力促進(jìn)畜牧業(yè)部門職能轉(zhuǎn)變，強(qiáng)化公共管理能力，這對(duì)于從源頭上保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，維護(hù)公眾身體健康，促進(jìn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。而且，隨著奶牛飼養(yǎng)業(yè)的不斷發(fā)展，提高奶牛個(gè)體產(chǎn)乳量、提高飼養(yǎng)牛群總體經(jīng)濟(jì)效益、生產(chǎn)管理水平和對(duì)主要疫病的控制水平已經(jīng)是提升奶牛生產(chǎn)發(fā)展的重要措施，從目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀以及對(duì)奶牛生產(chǎn)和疫病控制管理的要求，奶牛生產(chǎn)引入計(jì)算機(jī)管理已成為必然趨勢和發(fā)展方向。因RFID動(dòng)物識(shí)別應(yīng)用技術(shù)的推行又涉及到相應(yīng)管理、監(jiān)察工作流程模式的改變，短期內(nèi)RFID在動(dòng)物識(shí)別領(lǐng)域不會(huì)出現(xiàn)全方位的規(guī)?；瘧?yīng)用